声悬浮技术——
阻止熔体凝固
声悬浮技术,是地面和空间条件下实现材料无容器处理的关键技术之一。它不受材料导电与否的限制,悬浮较稳定,容易控制,因而可用于研究非金属材料和低熔点合金的无容器凝固。
我们知道,物质在温度低于熔点仍保持液态的现象称为过冷现象,其温度与熔点的差值称为过冷度。以高纯水过冷现象为例,假如高纯水在-40℃时才开始凝固,这与水在0℃开始凝固有40℃的差值,即为高纯水的过冷度。我们通过声悬浮技术处理,可避免熔体与器壁的接触,就可使得高纯水凝固变得困难,在不低于-40℃情况下仍保持液态。同理,采用这一技术,可以阻止非金属材料和低熔点合金熔体凝固。
声悬浮技术还被广泛用于微剂量生物化学研究,可消除容器对分析物的吸附,保持细胞的自然生存环境,避免器壁对分析检测信号的干扰。
光悬浮技术——
可用作“光镊子”
光悬浮技术,就是物体在光的照射下发生光电效应,使得物体能克服重力悬浮。这一技术是石墨烯在光作用下进行运动而被发现的。基本原理是:石墨烯小球在光照下,产生光电效应,喷射出电子,推动石墨烯小球运动,最终克服重力悬浮。
研究人员采用大数值孔径的显微镜,用一束垂直向下的激光来捕获粒子,并稳定地操纵它。由于这种方法与镊子的功用类似,因此人们又把这种方法称作“光镊子”。
近年来,光悬浮技术衍生出来的“光镊子”在生物科学领域得到重要应用:除可用于细胞分类、细胞融合、细胞操作外,还可用在微力传感器上,精确测量细胞内所产生的各种力。
气悬浮技术——
制造悬浮列车
对于传统铁路来说,轮轨间的粘着作用产生牵引力。但粘着作用随着速度的提升而降低,因此粘着铁路速度有一个极限。为突破这一极限,同时也为彻底克服粘着铁路轮轨之间的摩擦、振动和不稳定性等问题,欧洲国家研究人员通过专项研究发现,利用燃气机产生的高压气体,喷入车辆与导轨间形成气垫,再利用涡轮喷气驱动车辆前进,就可制造出一种非粘着性能的悬浮列车。
这种悬浮列车虽是刚性实体,但由于悬浮列车底部的金属制结构与地面和导轨间有足够的高度,不会轻易出现剐蹭现象。同时,这种悬浮列车噪声低、能耗低、污染低,而且速度高、稳定性好,适用于城际铁路交通。